低声能辐射下的两种水声跳频通信方法对比研究

　　1 引言

　　水声信道是一个极其复杂的时变-空变-频变信道, 其主要特征是多变性、强多途、随机性和有限的通信带宽。因而利用水声信道进行通信, 必须克服环境噪声干扰、时变多途干扰和多普勒频移等诸多困难。

　　近年来, 跳频通信技术以其抗干扰能力强的特点在空间无线电通信领域中应用十分活跃。在水声通信领域, 对于隐蔽性、抗干扰性要求高, 而数据传输率要求不高的系统来说, 利用m序列、混沌序列等伪随机序列进行跳频通信同样有着卓越的特性。

　　文献[1] 利用m序列进行信道编码设计, 对多途信号进行相干处理, 提高了处理增益。文献[2]在仿真环境下, 研究了利用一维logistic映射的混沌序列进行水声通信的可行性, 取得了较好的结果。目前,关于水声跳频通信的研究多集中在高能、高信噪比的环境下, 在低能、低信噪比的环境下进行水声跳频通信研究的文献并不多见。输率要求不高的系统来说, 利用m序列、混沌序列等伪随机序列进行跳频通信同样有着卓越的特性。

　　文献[1] 利用m序列进行信道编码设计, 对多途信号进行相干处理, 提高了处理增益。文献[2]在仿真环境下, 研究了利用一维logistic映射的混沌序列进行水声通信的可行性, 取得了较好的结果。目前,关于水声跳频通信的研究多集中在高能、高信噪比的环境下, 在低能、低信噪比的环境下进行水声跳频通信研究的文献并不多见。

　　基于以上背景, 本文提出了一种应用于低声能、低信噪比下的水声跳频通信的系统方案, 该方案利用m 序列和基于二维logistic映射的混沌序列作为跳频序列, 通过外场试验, 对比性地验证了方案的可行性。基于以上背景, 本文提出了一种应用于低声能、低信噪比下的水声跳频通信的系统方案, 该方案利用m 序列和基于二维logistic映射的混沌序列作为跳频序列, 通过外场试验, 对比性地验证了方案的可行性。

　　2 m序列的生成和仿真分析

　　m序列易于产生, 具有周期性, 当特征多项式为本原多项式时, 生成的序列是m序列。在仿真环境下, 选取线性移位寄存器的级数r=12, 本原多项式f(x)=1+x+x2+x3+x8+x9+x12, 由此产生出周期为4095的二元m序列。

　　图1为m序列的仿真性能图。图1(a)表明, 二元m 序列的自相关特性极优, 主瓣与旁瓣最大值的比值超过45倍以上。图1(b)中互相关(另一m序列由g(x)=1+x+x2+x6+x8+x9+x10+x12生成)峰值低, 对100次仿真结果进行统计, 互相关峰值的平均值为0.06242。从图1(c)可知, m序列的平衡性极优, 在一个序列周期中, 选中任意频隙的概率几乎相同。经过计算,平均跳频频隙间隔为16.0431。图1(d)反映出功率谱接近白噪声特性, 这有利于m序列进行保密通信。由于码源有限, m 序列在多址性上表现差。